色譜純化技術(shù)演進：NGC中壓色譜系統(tǒng)在多維生物分子分離中的實踐

內(nèi)容簡介：
本文全面剖析了Bio-Rad NGC™中壓色譜系統(tǒng)在蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子純化領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。文章系統(tǒng)介紹了其模塊化設(shè)計、Chromeleon™控制軟件以及如何通過組合不同的色譜層析技術(shù)（如親和、離子交換、分子篩、疏水相互作用）構(gòu)建復(fù)雜的一維或多維純化方案。結(jié)合具體案例，詳細討論了其在重組蛋白制備、抗體純化、質(zhì)譜樣本前處理以及病毒載體下游工藝開發(fā)中的方法開發(fā)與優(yōu)化策略，強調(diào)其靈活性、重現(xiàn)性和自動化在提升純度與得率中的核心作用。

正文：

在功能基因組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物制藥研發(fā)中，獲得高純度、高活性的目標生物分子（如蛋白質(zhì)、抗體、核酸、病毒顆粒）是進行后續(xù)深入功能研究、結(jié)構(gòu)解析或臨床應(yīng)用的前提。色譜層析技術(shù)是生物分子分離純化的核心技術(shù)，其發(fā)展歷程是從手動低效的柱層析向自動化、智能化、系統(tǒng)化的中壓液相色譜系統(tǒng)演進。Bio-Rad的NGC™（Next Generation Chromatography）中壓色譜系統(tǒng)正是這一趨勢下的代表性平臺，它通過高度模塊化、軟件驅(qū)動的設(shè)計，為科研人員提供了從方法探索到規(guī)模放大的純化解決方案。

NGC系統(tǒng)的核心優(yōu)勢在于其模塊化靈活性。用戶可以根據(jù)當(dāng)前的研究需求和預(yù)算，選擇配置基本系統(tǒng)（如單泵、單檢測器），并隨著項目的深入，靈活地添加模塊，例如額外的泵組成梯度系統(tǒng)、更多的檢測器（UV/Vis， pH/電導(dǎo)）、餾分收集器、甚至第二個檢測器流路用于多波長同時檢測。這種設(shè)計使得一套NGC系統(tǒng)可以勝任多種色譜模式：親和層析（AF，如HisTrap、Protein A）、離子交換（IEX）、尺寸排阻（SEC，又稱分子篩）、疏水相互作用（HIC）以及反向色譜（RPC）。更重要的是，通過系統(tǒng)的多閥切換功能，可以輕松實現(xiàn)多維純化，即一維純化的目標峰直接上樣到第二維甚至第三維的層析柱上進行進一步精細分離，極大提高了純化效率和分辨率。

智能化的Chromeleon™ 7軟件是NGC系統(tǒng)的“大腦"。它提供了從方法編輯、序列編排、實時運行監(jiān)控到數(shù)據(jù)處理的完整控制。軟件內(nèi)置的“方法向?qū)?功能可以引導(dǎo)用戶快速設(shè)置復(fù)雜的多步梯度洗脫方法。其強大的系統(tǒng)適應(yīng)性測試（SAT）功能可在運行前自動檢查流路密閉性、柱壓和檢測器基線，確保每次運行的起始條件一致，這是結(jié)果重現(xiàn)性的關(guān)鍵保障。數(shù)據(jù)處理模塊能自動進行峰識別、積分和生成純化報告，簡化了數(shù)據(jù)分析流程。

在重組蛋白制備中，NGC系統(tǒng)可實現(xiàn)高效的“標簽蛋白"純化流程。例如，表達帶His標簽的重組蛋白的細胞裂解液，首先通過裝有Ni-NTA介質(zhì)的親和柱進行捕獲，洗去大量雜蛋白；然后通過線性濃度梯度的咪唑洗脫液，將目標蛋白洗脫下來；收集的餾分可以立即通過SEC柱進行緩沖液置換和進一步精細純化，去除聚集體或降解片段。整個過程可以在NGC系統(tǒng)上自動化完成，獲得高純度的單體蛋白，適用于晶體學(xué)或相互作用研究。

在單克隆抗體純化方面，Protein A親和層析是金標準。NGC系統(tǒng)可以精確控制上樣、洗滌和低pH洗脫的條件，高效地從細胞培養(yǎng)上清中捕獲抗體，并通過在線調(diào)節(jié)pH完成中和，保持抗體活性。后續(xù)通常連接一個IEX或HIC柱作為精純步驟，去除殘余的宿主細胞蛋白、DNA和聚合體。

在下游工藝開發(fā)和病毒載體純化（如AAV、慢病毒）中，NGC系統(tǒng)的價值更加凸顯。病毒純化流程復(fù)雜，對條件溫和性要求。NGC可以精確控制低流速和壓力，避免剪切力對病毒顆粒的破壞，并通過組合AF、IEX、SEC等多種模式，高效地分離完整病毒顆粒、空殼病毒和雜質(zhì)，滿足基因治療研究對病毒載體純度和感染效力的嚴苛要求。

穩(wěn)定純化工藝的建立離不開大量且可靠的層析介質(zhì)、預(yù)裝柱、緩沖液試劑和消耗品（如管路、接頭、樣品環(huán)）。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。這對于需要連續(xù)進行多輪純化實驗、消耗大量特定型號層析柱和緩沖鹽的課題組而言，是確保研究進程不受供應(yīng)鏈波動影響的重要支持。

總而言之，Bio-Rad NGC™中壓色譜系統(tǒng)通過其模塊化、自動化和智能化的設(shè)計，將生物分子純化從一門“手藝"轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T可重復(fù)、可放大、高效率的“科學(xué)"，極大地賦能了現(xiàn)代生命科學(xué)和生物制藥的研究與開發(fā)。

關(guān)鍵詞： 中壓液相色譜，NGC™系統(tǒng)，生物分子純化，多維層析，方法開發(fā)